Otázka č. 3 - Paměťová zařízení

Paměť je nutnost v počítači

procesor čte programy a ukládá své výsledky

Lze rozdělit na:

• Primární - pracuje s procesorem
• sekundární - odkládácí místo pro pragramy které teď nutně nepotřebujeme

Parametry

• frekvence
• typ
• napětí
• datová propustnost
• vybavovací doba (ns)
• Kapacita paměti (KB,MB,GB,TB,PB, EB ZB, YB) kilo, mega, giga, tera, peta, exa, zetta, yotta
• energetická závislost - zda paměť uchovává informace po odpojení zdroje
• CAS Latency (CLx) – např. CL16 = počet taktů, které musí proběhnout mezi příkazem ke čtení a zpřístupněním dat; nižší číslo = menší latence = rychlejší odezva

princip paměti

• paměť = matice elektromagnetických prvků = paměťová buňka
• každá buňka nabívá hodnoty 1/0
• buňky jsou spojeny řádkovýmí a sloupcovými vodiči jimiž se zapisuje/čte

ROM - read only memory

• polovodičová

• informace se neměmí a pouze se čtou

• ROM paměť není příliš rychlá řády 10ky ns a nastavení se načítá na RAM (shadowing)

• bývají využívány třebu u nastavení spotřebičů / starších konzolí i BIOS

• mají malou kapacitu

• zastaralá

PROM - programmable read only memory

u PROM se data nahrávají až po výrobě paměti používají se k tomu tavné pojistky které je při naprogramování možné přepálit pomocí většího napětí

EPROM - erasable programmable read only memory

mazání pomocí UV světla speciální unipolární tranzistor -> Hradlo FAMOS mazání postupně degraduje paměť zapsání už funguje pomocí napětí které mění nastavení hradla

EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

elektronické mazání paměti vylepšení hradla FAMOS počet přepsání je ale stále omezen

FLASH paměť

• vychází z EEPROM
• název Flash vychází z rychlosti oproti předchozím modelům
• SSD, USB, paměťová karta, paměť u telefonů, foťáků i MP3
• mazání se děje po blocích

RAM - random access memory

• paměť pracující nejčastěji s procesorem
• polovodičové paměti které jsou energetický závislé a po vypnutí počítače se paměť ztratí
• Rychlejší a vyšší kapacita

SRAM - statická RAM

• bistabilní klopný obvod - náročný, nákladný a nízká kapacita v kB max pár MB
• jedna paměťová buňka potřebuje více tranzistorů klidně 4 i 6 (označovali se 4-T / 6-T)
• využívá se tedy jako paměť registru, cache
• výhoda SRAM je rychlost přístupové doby v jednotkách ns
• také je energeticky úsporná

DRAM - dynamická RAM

• paměťová Buňka je tvořena MOS tranzistorem a kondezátorem
• jestli je kondenzátor nabitý určuje informaci buňky -> nabitá 1/vybitá 0
• kondík se neustále vybijí a je nutné ho obnovovat (refresh paměti)
• oproti SRAM je výrazně levnější s mnohem větší kapacitou dnes už v GB
• přístupová doba je větší (desítky ns)
• spotřeba je taky vyšší
• využívá se jako operační paměť, paměť GPU

---

• Asynchroní DRAM

  • nevyužívá systémové hodiny
  • je velmi jednoduchá
  • udává se maximální doba zapísu a čtení

• Synchroní DRAM

  • pracuje synchroně s procesorem pomocí hodinového signálu
  • složitější a samostatnější např. si sama řídí refresh
  • taktovací frekvence

• DDR SDRAM - double data rate SDRAM

  • dvojnásobná rychlost - data se přenášejí při náběžné hraně tak při sestupné tedy 2 operaci za 1 takt

  Frekvence	Napětí	Datová propustnost	Kapacita
  400MHz	2.5V	3.2 GB/s	64 MB-2 GB

  

• DDR2

  • dvakrát rychlejší než minulá generace
  • např. jádro 200MHz tak DDR pracuje na 400MHz a DDR2 na 800MHz
  • DDR2 nejsou zpětně kompatibilní s DDR

  Frekvence	Napětí	Datová propustnost	Kapacita
  1066MHz	1.8V	8.5 GB/s	8 GB

• DDR3

  Frekvence	Napětí	Datová propustnost	Kapacita
  1600MHz	1.4V	12.8 GB/s	16 GB

• DDR4

  Frekvence	Napětí	Datová propustnost	Kapacita
  6400MHz	1.2V	40.6 GB/s	128 GB

• DDR5

  Frekvence	Napětí	Datová propustnost	Kapacita
  8200MHz	1.1V	37.5-64 GB/s	256 GB

ochrana pamětí pomocí rýhy

• CMOS - RAM
  • malá spotřeba
  • pro zápis BIOS programem SETUP
  • je napájena baterií v zákl. desce po vypnutí PC
  • integrované hodiny reálného času

RAM moduly

• DIP - Dual In-line Package - 16-18 pinů připájeny na pevno

• SIPP - Single In-Line Pin Package - 30 pinů velmi křehkých

• SIMM - Single In-line Memory Module - 32bit modernější připomíná dnešní + více kontaktů

• DIMM - Dual In-line Memory Module - 64bit odděleny plošky na stranách modulu + varianty (SO-DIMM/MICRO)

• DDR dual channel (zapojení dvou pamětí)

Logická organizace paměti

paměť využívají

• aplikace
• operační systém
• bios + HW zařízení
• I/O zařízení
• apod.

logická organizace paměti = pravidla přidělování paměti

(popis od IBM který je zastaralý ale princip je podobná a je to z prezentace tak by to mohlo být ok)

Paměť je rozdělena na několik částí:

• Hlavní části:

  • konvenční paměť

    • 0 - 640KB

    • určeno pro programy => vstupně/výstupní část

    • Programovatelná část

      • významná pro 16bit OS ale ne už pro 32bit
      • rezervovány adresy od 1KB a končí 640KB
      • lze najít ovladače
      • ve windowns se načítají pomocí registrů

    • IO paměť

      • rezervován první KB
      • každá část PC má vlastní adresu přes nichž může pracovat s procesorem
      • adresy mají také pravidla a rozlišují se tím díly desky(000-0FF)/rozšíření desky(100-3FF)
      • 2 zařízení nemohou mít stejnou adresu

    

  • rezervovaná paměť

    • rezervovány adresy 640KB-1MB
    • A0000 - C7FFF - grafický adaptér
    • F0000 - FFFFF - sysémový BIOS
    • pro technické prostředky počítače

    

  • paměť nad 1MB

    • nutný paměťový manažer
      • stránkové (EMM a EMS)
        • přepínač posílá stránkovanou paměť na adresy
      • nestránkové (XMM a XMS)
        • větší sběrnice = více adres
        • není tedy potřeba přepínač